秦漢時期，中國勞動人民在長期的生產和生活實踐中，對自然界的興趣和認識漸趨廣泛，視野更加開闊。在自然科學領域，不僅如天文、數學、地學和醫學等傳統學科較之前代有了較大的進步，而且也獲取了地震、電磁、化學等許多新的知識。
地動儀模型
一、張衡與地動儀
中國是一個地震較多的國家。在古代，由於人們缺乏對地球運動的了解，更由於缺乏對地震的預知和必要的防震措施，因而一次較大的地震常給生活在那裏的人們帶來很大的損失。從漢代開始，人們就把地震作為“災異”記入各朝代史的《五行誌》中。據研究，中國兩漢時期共發生了28次較大的地震，所記錄下來的各次地震破壞情況有“地坼湧水”“敗壞城廓”“山穀坼裂”“傷害人物”“壓殺人”等。其中西漢宣帝本始四年（前70年）發生於中原地區的一次地震，造成6000餘人死亡。正是由於這一嚴峻的現實，促使人們對地震加以關注、研究。在漢代，對中國地震學發展作出最大貢獻的是張衡。
地動儀剖麵圖
關於張衡在自然科學方麵所取得的成就，前文已幾次提及。這裏，僅介紹他於東漢順帝陽嘉元年（132年）發明的“候風地動儀”。這是世界上第一台觀測地震方位的儀器。《後漢書·張衡傳》對這台儀器有較具體的描述。據記載，地動儀“以精銅鑄成，圓徑八尺，合蓋隆起，形似酒尊”。裏麵的結構，主要有立於中央部位的“都柱”（相當於一種倒立型的振擺）和它周圍的“八道”（振擺周圍的八組機械裝置），外麵相應地設置八條口含小銅丸的龍，每個龍頭下有一隻張口向上的蟾蜍。一旦發生比較強烈的地震，“都柱”因震波的衝擊失去平衡，震波從哪一個方向來，“八道”中哪一個方向的一道就被觸動，使相應的龍口張開，小銅丸就落入下麵蟾蜍口裏，觀測的人就知道在什麽時間、什麽方向發生了地震。地動儀製成後，安置於當時的都城洛陽靈台。